晶体结构与性质总复习.ppt
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1、祖祖母母绿绿金刚石金刚石猫眼石紫水晶紫水晶黄黄水水晶晶雪花晶雪花晶体体明矾晶明矾晶体体思考思考?1、什么是晶体?什么是非晶体?、什么是晶体?什么是非晶体?定义:晶体定义:晶体具有规则几何外形的固体具有规则几何外形的固体非晶体非晶体没有规则几何外形的固体没有规则几何外形的固体特点和性质:特点和性质:(1)晶体有规则的几何晶体有规则的几何外形外形(内部粒子内部粒子在空间按一定规律做在空间按一定规律做周期性重复周期性重复排列,排列,非晶非晶体没有体没有)(2)晶体具有固定的熔点()晶体具有固定的熔点(非晶体不具非晶体不具有固定的熔点有固定的熔点)2、晶体有什么特点和性质?、晶体有什么特点和性质?思考
2、思考?3、晶体有哪些类型?决定晶体类型、晶体有哪些类型?决定晶体类型的依据是什么的依据是什么?u离子晶体离子晶体u分子晶体分子晶体u原子晶体原子晶体u金属晶体金属晶体晶体晶体基本基本类型类型依依据据粒子间作粒子间作用力用力粒子种类粒子种类周期周期性有序性有序无序无序固定固定不固定不固定各向异性各向异性各向同性各向同性X射线衍射射线衍射熔点熔点有有无无2.晶体形成的途径晶体形成的途径熔融态物质凝固熔融态物质凝固.气态物质冷却不经液态直接凝固气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华凝华).溶质从溶液中析出溶质从溶液中析出.任何间隙任何间隙平行平行取向取向一、晶胞的概念:一、晶胞的概念:重复的含义:通过上
3、、下、左、右、前、后重复的含义:通过上、下、左、右、前、后的平移能与下一个最小单元(晶胞)重复。的平移能与下一个最小单元(晶胞)重复。晶胞晶胞晶体结构中具有代表晶体结构中具有代表性的最小重复单元性的最小重复单元晶体中最小单元晶体中最小单元晶格晶格图图形形一一图图形形二二思考:思考:氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处于晶胞的什么位置?每种位置各有几个?胞的什么位置?每种位置各有几个?钠钠离子:顶点离子:顶点8个个面心面心6个个氯氯离子:棱上离子:棱上12个个体心体心1个个食食盐盐晶晶体体的的微微观观结结构构Na+Cl-由无数个晶胞并有规则地排列组成了宏观晶体由无
4、数个晶胞并有规则地排列组成了宏观晶体体心:体心:1二、晶胞中微粒的计算方法:均摊法二、晶胞中微粒的计算方法:均摊法面心:面心:1/2棱边:棱边:1/4顶点:顶点:1/8n位于位于顶点顶点的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其。n位于位于面心面心的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其。n位于位于棱上棱上的微粒,晶胞完全拥有其的微粒,晶胞完全拥有其。n位于位于体心体心上的微粒,微粒上的微粒,微粒该晶胞。该晶胞。1/81/21/4完全属于完全属于一、离一、离子子晶晶体体1.定义定义:阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体阴阳离子间通过离子键结合而成的晶体微粒间的作用力:微粒间的作用力:构成微
5、粒:构成微粒:组成元素:组成元素:离子键离子键(静电引力和斥力)(静电引力和斥力)离子离子一般由金属元素和非金属元素组成一般由金属元素和非金属元素组成所有的离子化合物都是离子晶体所有的离子化合物都是离子晶体特殊:特殊:AlCl3、NH4Cl等等常见的离子晶体:常见的离子晶体:强碱、部分金属氧化物、强碱、部分金属氧化物、绝大部分盐类。绝大部分盐类。练习练习 根据离子晶体的定义根据离子晶体的定义,判断下列固体,判断下列固体,哪些属于离子晶体?哪些属于离子晶体?1.SiO1.SiO2 2 2.CsCl 3.NaOH 4.2.CsCl 3.NaOH 4.冰糖冰糖(C(C1212H H2222O O11
6、11)5.BaSO5.BaSO4 4 6.I 6.I2 2 7.P 7.P2 2O O5 5 8.NH 8.NH4 4NONO3 3Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+食盐(晶体)的形成食盐(晶体)的形成食盐(晶体)的形成食盐(晶体)的形成以以以以离子键离子键离子键离子键结合结合结合结合可见:可见:在在NaCl
7、NaCl晶晶体中,钠离子、体中,钠离子、氯离子按一定的氯离子按一定的规律在空间排列规律在空间排列成立方体。成立方体。(1)(1)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数每个晶胞含钠离子、氯离子的个数顶点占顶点占1/81/8;棱占棱占1/41/4;面心占面心占1/21/2;体心占体心占1 1 氯离子:氯离子:钠离子:钠离子:晶晶体体的的微微观观结结构构NaClNaCl计计算算方方法法小结小结:在在NaClNaCl晶体中晶体中,(填存填存在或不存在在或不存在)分子分子,存在许多存在许多 离离子和子和 离子离子,以以 键相结合键相结合,阴阳离子的个数比为阴阳离子的个数比为 ,因,因此此NaClNaCl表示的含
8、义是表示的含义是 .食食盐盐的的晶晶体体结结构构图图Na+Cl315624154236思考:思考:每个每个ClCl 周围周围与之最接近且与之最接近且距离相等的距离相等的NaNa+共有共有 个。个。6这几个这几个NaNa+在空间在空间构成的几何构型构成的几何构型为为 。正八面体正八面体(二二)晶体中微粒的排列、个数晶体中微粒的排列、个数(二二)晶体中微粒的排列、个数晶体中微粒的排列、个数思考:思考:每个每个NaNa+周围周围与之最接近且与之最接近且距离相等距离相等ClCl的的共有共有 个。个。这几个这几个NaNa+在空间在空间构成的几何构型构成的几何构型为为 。正八面体正八面体6与一个氯离子与一
9、个氯离子相邻最近且距相邻最近且距离相等的氯离离相等的氯离子有多少个?子有多少个?食盐的食盐的晶体晶体结构图结构图距离是多少?距离是多少?(图示距离为图示距离为a)a)思考:思考:a12个个2a123456789101112aa?(二二)晶体中微粒的排列、个数晶体中微粒的排列、个数(二二)晶体中微粒的排列、个数晶体中微粒的排列、个数小结小结每个每个ClCl 周围周围与之最接近且与之最接近且距离相等的距离相等的NaNa+共有共有 个。个。6这几个这几个NaNa+在空间在空间构成的几何构型构成的几何构型为为 。正八面体正八面体每个每个NaNa+周围周围与之最接近且与之最接近且距离相等的距离相等的Cl
10、Cl共有共有 个。个。6这几个这几个ClCl在空间在空间构成的几何构型构成的几何构型为为 。正八面体正八面体与一个氯离子相邻最近与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有且距离相等的氯离子有多少个?多少个?距离是多少?距离是多少?(图示距离为图示距离为a)a)12个个2aa氯离子氯离子铯离子铯离子 1 1、每个晶胞含、每个晶胞含 铯铯离子、离子、氯离子?氯离子?2 2、在氯化铯晶体中,每、在氯化铯晶体中,每个个CsCs+周围与之最接近且周围与之最接近且距离相等的距离相等的ClCl-共有共有 ;这几个这几个ClCl-在空间构成的在空间构成的几何构型为几何构型为 。8 8个个立方体立方体氯化铯晶体氯
11、化铯晶体1个个1个个3 3、在氯化铯晶体中,每个、在氯化铯晶体中,每个ClCl-周围与之周围与之最接近且距离相等的最接近且距离相等的CsCs+共有共有 ;这几;这几个个CsCs+在空间构成的几何构型为在空间构成的几何构型为 。8 8个个立方体立方体1230465 5在每个在每个CsCs+周围距离相等且最近的周围距离相等且最近的CsCs+共有共有 ;这几个;这几个CsCs+在空间构成在空间构成的几何构型的几何构型 。6 6个个正八面体正八面体CaFCaF2 2的晶胞的晶胞1、现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示:、现有甲、乙、丙三种晶体的晶胞如图所示:可推知:可推知:甲晶体中甲晶体中A与与B的个
12、数比是的个数比是_,乙晶体的化学式是乙晶体的化学式是_,丙晶体的化学式是丙晶体的化学式是_丁晶体的化学式是丁晶体的化学式是_AB甲甲DC乙乙丙丙EF1 81/8=1 1C2DEFXY3Z练练习习XYZ丁丁2、2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体结构单元:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还构单元:镁原子间形成正六棱柱,且棱柱的上下底面还各有各有1个镁原子,个镁原子,6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示
13、为化学式可表示为A、MgBB、MgB2C、Mg2BD、Mg3B2练练习习Mg原子的数目:原子的数目:121/6+21/2=3B原子的数目:原子的数目:6故化学式可表示为故化学式可表示为MgB24、如如图图所所示示晶晶体体中中每每个个阳阳离离子子A或或阴阴离离子子B,均均可可被被另另一一种种离离子子以以四四面面体体形形式式包包围围着着,则则该该晶晶体体对对应应的的化化学式为学式为AABBA2BCAB3DA2B3练练习习5、图示为高温超导领域的一种化合物、图示为高温超导领域的一种化合物钙钛钙钛矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单矿晶体结构,该结构是具有代表性的最小重复单元。元。1)在该物质的
14、晶体中,每个钛离子周围与它最)在该物质的晶体中,每个钛离子周围与它最接近且距离相等的钛离子共有接近且距离相等的钛离子共有_个。个。2)该晶体结构单元中,氧、钛、钙离子的个数)该晶体结构单元中,氧、钛、钙离子的个数比是比是。63 3 1 1 1 1解:解:O:121/43 Ti:8 1/81 Ca:1 TiOCa练练习习1、离子晶体的物理性质:、离子晶体的物理性质:大多易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂大多易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂。固体不导电,水溶液或者熔融状态下一般均导电固体不导电,水溶液或者熔融状态下一般均导电;熔沸点较高,难压缩,难挥发,硬而脆;熔沸点较高,难压缩,难挥发,硬而脆;离
15、子晶体的性质离子晶体的性质思考:思考:为什么离子晶体熔沸点较高,硬度较大?为什么离子晶体熔沸点较高,硬度较大?离子晶体中存在较强的离子键离子晶体中存在较强的离子键,削弱或破坏这些离子削弱或破坏这些离子键键,都需要较多的能量都需要较多的能量二.晶格能1定义定义:_形成1摩离子晶体_的能量,单位_,通常取_。2大小及其他量的关系大小及其他量的关系 (1)晶格能是最能反映离子晶体_的数 据。(2)在离子晶体中,离子半径越_,离子所带的电荷数越_,则晶格能越大。(3)晶格能越大,阴、阳离子间的离子键就越_,形成的离子晶体就越_,而且熔点越_,硬度越_。气态离子所释放kJmol1或Jmol1kJmol1
16、稳定性小多强稳定高大思考:思考:NaCl晶体不导电,但在熔融状态或水溶液时能晶体不导电,但在熔融状态或水溶液时能导电?导电?2、当晶体受热熔化时,由于温度的升高,离子的运、当晶体受热熔化时,由于温度的升高,离子的运动加快,克服了阴、阳离子间的引力,产生了能自由移动加快,克服了阴、阳离子间的引力,产生了能自由移动的阴、阳离子,所以熔融的动的阴、阳离子,所以熔融的NaCl能导电。能导电。3、当晶体溶于水时,由于水分子的作用,使、当晶体溶于水时,由于水分子的作用,使Na+和和Cl-之间的作用力减弱,之间的作用力减弱,NaCl成为能自由移动的水合钠离子成为能自由移动的水合钠离子和水合氯离子,所以和水合
17、氯离子,所以NaCl水溶液能导电。水溶液能导电。离子晶体的性质离子晶体的性质1、NaCl晶体虽然由离子构成,但因为离子间存在晶体虽然由离子构成,但因为离子间存在较强的离子键,离子不能自由移动,所以固态时不能较强的离子键,离子不能自由移动,所以固态时不能导电导电一些事实数据一些事实数据:离子晶体离子晶体熔点熔点沸点沸点NaClNaCl80180114131413CsClCsCl64564512901290问题问题:根据上述离子晶体熔沸点根据上述离子晶体熔沸点,比较比较CsClCsCl和和NaClNaCl中离子键的强度中离子键的强度.由此能得出怎样的结论由此能得出怎样的结论?离子晶体的性质离子晶体
18、的性质为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高?高?Na+半径比半径比Cs+小小Na+与与Cl-的相互作用比的相互作用比Cs+与与Cl-的相互作用强的相互作用强Na+与与Cs+均带一个单位正电荷,均带一个单位正电荷,阴离子均为氯离子。阴离子均为氯离子。NaCl晶体中的离子键较强,则熔沸点较高。晶体中的离子键较强,则熔沸点较高。一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离一般来说,阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,离子晶体的子半径越小,则离子键越强,离子晶体的熔沸点越高。熔沸点越高。F=q1q2Kr2离子晶体的性质离子晶体的性质如:如:NaFNaClNaBrNaI课课 堂堂
19、总总 结结离子晶体类型离子晶体类型NaOH,NaNaOH,Na2 2O,NaCl,NHO,NaCl,NH4 4Cl,BaSOCl,BaSO4 4等等构成离子晶体的微粒构成离子晶体的微粒微粒间的相互作用微粒间的相互作用化学式代表的意义化学式代表的意义硬度硬度熔沸点熔沸点导电性导电性阴,阳离子阴,阳离子离子键离子键阴,阳离子个数比阴,阳离子个数比较大较大较高较高固态不导电,熔化或水溶液可固态不导电,熔化或水溶液可导电。导电。1下下列列物物质质中中,属属于于离离子子晶晶体体的的是是_;含含共共价键的离子晶体是价键的离子晶体是_。A、KBrB、NaOHC、HClD、CO2E、NH4ClF、I22下列说
20、法正确的是(下列说法正确的是()A.离子晶体中只含离子键离子晶体中只含离子键B.不同元素组成的多原子分子里的化学不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键键一定是极性键C.共价化合物分子里一定不含离子键共价化合物分子里一定不含离子键D.非极性键只存在于双原子单质分子里非极性键只存在于双原子单质分子里练练习习ABEBEC3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.离子晶体在固态时不能导电是因为其中没有离子离子晶体在固态时不能导电是因为其中没有离子.B.B.离子晶体中也可能含有共价键离子晶体中也可能含有共价键.C.C.离子晶体中一个阳离子只能与一个阴离子形成离子键离子晶体中一个阳离
21、子只能与一个阴离子形成离子键.D.D.离子晶体中阴离子与阳离子数总是相等的离子晶体中阴离子与阳离子数总是相等的.E.E.离子晶体中离子键越强,其熔沸点越高,硬度越大离子晶体中离子键越强,其熔沸点越高,硬度越大.F.F.离子晶体中肯定含有金属阳离子。离子晶体中肯定含有金属阳离子。练练习习BE4 4、中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构,它向三维空间延晶体结构,它向三维空间延伸得到完美晶体。伸得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同,相同,NiNi2 2与邻近与邻近的的O O2-2-核间距为核间距为a10a10-8-8,计算,计算NiONiO晶体密度(
22、已知晶体密度(已知NiONiO摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1)解:解:在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2 2个数均为个数均为:即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiO.NiO.其质量为其质量为:而此小正方体体积为而此小正方体体积为(a10(a10-8-8)3 3故故NiONiO晶体密度为:晶体密度为:74.7g6.02102312(个)(个)124 18=74.7g6.02102312(a108)3g.-362.0a3=练练习习变式变式 (1)(1)NiONiO晶体结构与晶体
23、结构与NaClNaCl相同,设相同,设NiONiO的摩尔质的摩尔质量量M g/mol,M g/mol,密度为密度为g/mL,g/mL,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A,求晶求晶胞中两个距离最近的氧离胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少子中心间的距离为多少cm?cm?练练习习2M2NA3(2)(2)天然的和大部分人工制备的天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷,例如在晶体都存在各种缺陷,例如在某种某种NiONiO晶体中就存在以下缺陷:晶体中就存在以下缺陷:一个一个NiNi2+2+空缺,另有两个空缺,另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取
24、代。其结果晶体仍呈电中性,但化合物中呈电中性,但化合物中NiNi和和O O的的比值却发生了变化。某氧化镍比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为样品组成为NiNi0.970.97O,O,试计算该晶试计算该晶体中体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的离子数之比。的离子数之比。参考答案:参考答案:NiNi3+3+:NiNi2+2+6 6:9191练练习习二、分二、分子子晶晶体体 有何事实证明分子间存在作用力?有何事实证明分子间存在作用力?说明了物质的分子间存在着作用力说明了物质的分子间存在着作用力气态气态液态液态固态固态降温加压降温加压降温降温分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子无
25、规则运动分子无规则运动分子有规则排列分子有规则排列这种分子间的作用力又叫做这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力范德瓦耳斯力。1 1、定义:、定义:分子间通过分子间通过分子间作用力分子间作用力结合而成晶体。结合而成晶体。分子间作用分子间作用 力力化化 学学 键键存在于何种存在于何种微粒之间微粒之间 相互作用相互作用 的强弱的强弱分子与分子分子与分子间的作用力间的作用力相邻原子间相邻原子间的相互作用的相互作用弱弱(几到几十(几到几十kJ/molkJ/mol)强强(120120800 kJ/mol800 kJ/mol)HClHCl分子中,分子中,HHCl Cl 键能为键能为 431kJ/mol431
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- 晶体结构 性质 复习
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